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[肥研所]中美肥料發展與施肥情況對比 [復制鏈接]

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美國是一個農業發達國家,在肥料發展及施肥情況方面有很多值得我們借鑒和思考的地方。為了讓大家更好的了解中美在肥料發展與施肥情況方面的差異,本屆“FSHOW肥料論壇”我們有幸請到了中國農業大學張衛峰教授團隊的李婷玉博士,就其團隊在中美肥料發展與施肥情況對比方面的項目研究成果展開介紹。
報告從宏觀政策、技術以及管理機制層面為我們展示了中美在肥料產品結構、養分管理及運行機制、肥料服務體系等方面的對比和差異。


一、中美肥料產品結構差異

以氮肥為例,我們國家和美國的產品結構差異還是比較大的。

美國氮肥的產品多樣化種類很多,有復合肥的氮、硫酸銨、磷酸銨、單質的氮肥,還有一大部分水溶性液態氮肥,主要成分是硝酸銨、尿酸銨溶液,還有液氨。在美國液態氮是常用的、農民接受度比較高的產品,這兩個液態氮肥產品幾乎可以占到整個氮肥產品的40%。
但是對于我們國家來說,雖然氮肥品種有很多,但主要來看還是以尿素為主。2015年尿素的比例占68%,復合肥占18%,80%以上的氮肥產品一個是尿素,一個是復合肥。
當然,我們的復合肥里面氮形態也還是以尿素為主,綜合來看氮肥產品還是以尿素為主的。但是尿素產品我們如何評價它呢?我們也做了很多研究,包括文獻的研究、來自于實驗的研究,去評價了不同的肥料產品,它在農田適用情況當中的養分利用情況,還有損失率。

我們可以看到上面這個表,損失率最高的是有機肥,因為有機肥不穩定,有大量的氨揮發,下一個就是尿素。尿素是一個含氮濃度比較高的產品,它施到土壤里面,特別是在堿性土壤上,揮發量特別高。同時,其本身可以水解為碳銨,王火焰老師也講到了碳銨PH值可以達到8.5,在這樣的堿性情況下很容易促進氮素的硝化反映,就是銨態氮轉化為硝態氮的過程,也會加速硝態氮的淋洗,所以綜合來看尿素在管理不當的情況下,損失率要高于其他產品。

這個表是從更久遠的數據去看我們國家氮肥產品結構的變化。我們匯總了1981-2016年這個數據,變化還是比較大的,底下藍色部分代表的是尿素,比例是逐年在增加的,而且增加的幅度也很大,目前達到了將近70%這樣的比例。
碳銨下降是比較快的,目前現在市場的占有率只有5%-2%左右,復合肥市場占有率也在不斷增加。其他產品相對是比較少的,這是我們國家的一個情況。

再來看美國,美國每一個產品都能占有一定的市場,產品比較多元化。使用率最高的是尿酸硝銨溶液和液氨兩個業態的氮肥,占氮肥使用總量的40%左右。美國復合肥比例是在不斷下降的,單質肥能保持一定的比例,這是我們國家和美國施肥量的差異。
除了產品結構和施肥量,我們從另一個角度——施肥機械上也可以看出我國與美國在農業現代化方面的差距。

美國不僅是產品的優越性比較好,更重要的是它施肥的機械和產品是配套的。無論你用的是固態的氮肥還是液態的肥料,都有相應的配套機械去實現肥料產品的施用,施肥的深度可以達到15-20公分左右。液體肥料可以通過注射的方式均勻的施在土壤的耕層,能夠達到提高利用率的目的。
新型肥料近年來發展趨勢是比較快的,本次也是新型肥料發展與貿易的一個論壇,接下來再看一下在新型肥料方面中美兩國之間的差異。

先看我們國家,從緩控釋肥料和穩定性肥料這兩個增效氮肥中很重要的兩類產品的發展情況給大家做一個介紹。
從緩控釋肥料的角度來看,我國增加量還是比較快的,從2012年的200萬噸到2016年增長到300萬噸,穩定性肥料包括硝化抑制劑和脲酶抑制劑的比例也在不斷增加,說明目前新型肥料在我國的發展趨勢是比較好的。

再來看美國的新型肥料的發展,這個是我們的合作伙伴,美國團隊統計了一下美國近十六年(2000-2016年)緩控施肥和增效氮肥、穩定性氮肥增長的情況,增長還是很快的,比我們國家的增長速度要快一些。15年增了6倍,特別是穩定性肥料(硝化抑制劑和脲酶抑制劑)比例增長是更快的,要快于控釋肥,目前,其在美國的消費量是我國的二倍左右,大概有700萬噸的體量。應用的作物也從原來的經濟作物、園藝、草地、高爾夫球場這樣的作物走向了大田,大田現在應用的新型肥料比例也達到了60%,這是美國最近的發展情況。


二、中美養分管理現狀比較


下面再來看一下中美養分管理現狀的比較,從2016年的情況來說。2016年我國農用化肥的使用總量將近6000萬噸,比2015年減少了近40萬噸。2016年也是我們國家第一次實現了化肥的負增長,糧食產量并沒有減少,而是保持在一個比較穩定的水平這就是我們負增長的情況。

這是我們化肥利用率變化的情況,總體來看我們的肥料利用率比例還是不斷增加的,這是農業部發表的一個數據,從2013年的33%,到2017年達到將近40%,主要作物的肥料利用率是在不斷增加的。

下面我們再來看一下美國化肥用量的歷史變化,和我們國家不同,我們是先經歷了一個增長,后來保持不斷穩定,近兩三年又開始有下降的趨勢。美國的情況是一直比較穩定的,近十年總量一直穩定維持在2000萬噸左右,同時還可以保持糧食產量不斷地增加。

關于美國氮肥施用情況和具體作物的施肥情況。氮肥總的用量也是比較穩定的,維持在1000-1200萬噸左右,作物的平均施氮量目前是180公斤/公頃,年度的差異并不大,我們也分析了近十年(2000年-2011年)在糧食作物和主要的豆類作物,水稻、玉米、小麥三大糧食作物和棉花作物體系上的施肥情況。總得來看水稻的施肥量還是比較高的,但是小麥、玉米是趨于比較合理的。近十年它的變化量也不是特別大,是比較穩定的。
我們又評價了它的投入和產出比,來看了一下它的環境風險。使用的指標是氮素盈余,這個指標是指你在農田當中總的氮素的投入,包括化肥的氮、生物固氮,因為在美國玉米和大豆輪作這樣的種植是比較普遍的。上一季的大豆可以為下一季的玉米提供很多氮素,所以它們的化肥用量并不高,但是它們的產量一直是比較高的,是因為它們其他來源的氮素是比較高的。

我們可以通過右邊的圖看出,綠色的是它們的生物固氮,可以提供很大比例的氮素來源,還有一定有機肥的投入,使得他們總的投入是不斷增加的,但是化肥的氮的投入并沒有顯著地增加,甚至是低于總的產出的氮。這也是他們管理當中的一個先進的值得我們借鑒的地方,多種氮素來源都充分利用,特別是來自于生物本身的,比如生物固氮,天然的自然界給的投入。

再來看一下盈余情況(總氮投入-氮的產出)。這個盈余也是可以反映農田氮素損失風險的一個指標。如果是總投入高出總產出很多的話,說明并沒有很好地、有效地利用總的投入的氮。
我們得到的美國的數據是,盈余還是不斷增加的,但處于相對比較安全的水平,小于90公斤/公頃。這里我要解釋一下什么叫做肥氮盈余,是指自有氮肥-產出,如果是負的話,就說明作物帶走量要高于氮肥投入量,或者說氮肥投入是要低于氮素的產出,因為有其他很多來源的氮保障了作物的產量。
我們再看紅線是我們國家的,盈余還是比較高的,而且還是逐年遞增的趨勢,目前高達250公斤/公頃以上。肥氮的盈余要達到100公斤,意味著每公頃的氮肥投入是高于作物需求,高出多少呢?100公斤。所以,我們有很大的潛力。
下面我們想來說說美國在養分管理的先進地方。總結來看,美國實現養分高效利用,主要還是依賴于技術的進步。因為他們的投入近些年一直穩定在一個比較合理的水平,而產出卻在不斷增加,說明他們用了很多很好的技術和方式。

比如拿美國的玉米來說,這張圖反映的是近150年玉米的單產。從1930年代左右,美國的玉米產量就開始不斷地增加,后面又經歷了兩期產量的突飛猛進。這些都源于技術的不斷更迭。
比如說30年代到1980年代,這個時期主要是依靠雜交玉米完成了第一個階段的玉米產量的提升。下一個是1980年代到上世紀末,是產量提升的非常重要的一個階段,主要依靠了機械化,機械化可以實現養分的精準管理,還有養分綜合管理,比如說4R技術,也是源起于美國的。
還有一項重要的就是與豆科的輪作,提高了生物固氮的氮素來源。當然還有測土配方,美國的測土配方(后面我也會講到),是美國政府、企業、科研單位共同合作、多元融合來完成的,效果也是非常好的。
從2000年到現在,產量進一步提升,可能主要是來自于品種的改變,比如轉基因品種。當然還有信息化技術,信息化這幾年在美國的發展也是非常快的。這就是整體的美國技術演變的情況。


三、美國養分管理運行機制及服務體系

這張圖也是我們團隊這么多年疏理的美國都有哪些不同單位來參與養分管理,總體的運行機制是什么樣的。

整體來看,美國的養分管理運行機制是多元融合、市場主導。什么意思呢?美國的政府、科研單位和企業,都充分參與了他們的養分管理。
下面是比較有創新性的幾個制度:
1、養分咨詢師制度:這也是美國獨創的。在美國農民要施肥或者是經營農場,首先要提交一個最佳養分管理的計劃。要提交一個報告,跟政府說明要怎么施肥,這一季目標產量是多少,施肥是多少,施用了什么產品、用的什么施肥方式,這都是要提交的。如果經農業部審核達標以后,你才可以進行農業生產。
最佳養分管理計劃,農民可以自己制定,也可以雇傭養分咨詢師來給他做養分管理、養分最佳計劃的制定,因為在美國有一個職業叫做養分咨詢師。養分咨詢師的認證是需要美國的州政府和州立大學共同完成的。美國的州政府會委托州立大學對申請養分咨詢師的申請者進行培訓,如果達到了資格要求,州政府會頒發資格證,他就可以持證上崗,為農民提供相應的咨詢服務。
2、測土施肥制度:這個是由美國主導的,當中有一個噸稅制度,也是能體現其先進性的一個案例。美國的州政府會向他們州的肥料生產商收取一定的稅,他這部分的稅收補貼給當地的州立大學,州立大學拿到這部分經費后,去為當地州的農民進行測土的服務,告訴農民他們土壤的情況,然后把測土的數據再拿到公司,送到配肥廠配肥,再給農民施用。這也是體現了由政府主導,科研單位和企業共同合作完成養分管理的一個方面。

3、美國大學的技術服務體系:在美國他們還有一個比較特殊的地方,就是大學是要承擔技術服務的,該技術服務的發源來自于《贈地法案》。聯邦政府要求每個州立大學的農學院都要成立農業試驗站,向農民展示田間的一些養分管理的技術和科研成果。
州立大學會在他們州進行推廣,每個縣都會成立推廣辦公室,主要針對大農戶,進行科研研究方面的技術服務。當然美國現在的服務也比較多元化,不僅包括農業生產技術方面的,還有社區建設、家庭和青少年教育,這樣就能讓農民和大學之間建立一個更好的聯系,也讓農民更加信任其服務體系,更好地接受他們的技術。

我找到了一個案例,在美國明尼蘇達州,它的州立大學做的服務推廣就比較好。我們可以看到他們的服務點,紅色的點代表了每縣辦公室的分布情況,可以說整個州每一個縣都有相應的技術推廣辦公室。
他們的養分管理服務一方面是培訓當地的農民,另一方面也是培訓咨詢師,可以通過他們的培訓拿到相應資格證,然后為農民服務。

這是一份州大學制定的養分管理手冊,是特別實用的,對多種技術有一個推薦的分類,我只是截取了一個案例。
比如說他們對當季氮素的管理技術,分成了“推薦技術”,就是我們在試驗當中最優秀的,我們認為是比較先進的技術,是什么;其次是“可以接受”,可能在優化的基礎上稍微簡化一些,不是最好的,但是是可以接受的,當然有一定的環境風險;還有一個是“不推薦技術”,就是養分損失比較高的。比如說連作玉米體系上,一次性全部追施氮肥,這個是不推薦的,因為本來連作體系損失就比較高,然后又一次性全部追施氮肥,損失率會更高。比如秋季沙土以及凍土上施用氮肥,這個也是不推薦的。秋季施用不加硝化抑制劑的尿素和液氨,這個也是不推薦的,因為秋季的時候雨季比較高,淋洗的風險比較大,如果用普通的尿素或者是液氨,風險可能就更大。要是加了硝化抑制劑,就作為可以接受,但是有風險的技術,但是要是不加硝化抑制劑的話,肯定是不推薦的技術。
推動這樣的一個分類,可以讓農民準確地定位在用的技術風險有多大,離最優的技術還有多遠,什么是可以接受但是有風險的,但是可能對勞動力的要求比較低,這樣農民心里就會算一筆賬。

上圖可以看到不同的大學都有這樣一個養分管理計劃的方案,剛才我說到明尼蘇達州是養分管理做的比較好的,還有其他的州也是有比較好的案例,比如說密蘇里、科羅拉多,還有佛羅里達州。

剛才說的是美國大學主導的服務體系,其實美國的企業在技術服務上,也是比較先進的,是有引領作用的。比如說他們的公司可以提供生產的全產業鏈一體化的服務,從農機到專業生產到田間指導,包括用清晰化的手段記錄土壤的情況,還有多年來產量的情況,都會幫農民記錄下來。當然,還會提供一定的信貸支持。
產品和技術的融合。他們提供4R服務,讓合理的產品用合理的用量,使用在合理的位置,達到最好的效果。公司也會提供測土的服務,測土的服務一般是和他們合作的測土公司共同完成的。


四、我國目前減肥增效的進步

我剛才講的是美國先進的地方,我們國家這幾年也做了很多工作,在不斷地改善現在施肥不合理的現狀,開始我們講到的化肥負增長就是很好的跡象。我舉一個簡單的案例,在這里就不展開說了,第一個可能就是測土配方施肥,從2000-2013年我們取得進步是不能忽視的。

比如配方從傳統單一的配方也開始不斷地走向專用肥,我們的技術覆蓋率現在也能夠達到68%這樣比較高的水平,技術到位率可以達到39%,技術貢獻率也可以到32%,這都是我們現在減肥增效的進步。

同時,我們也在充分地利用其他有機資源,包括秸稈和有機肥,我國秸稈還田比例也是逐年增加的。上一次全國的普查數據是2010年秸稈還田比例可以達到43%。有機肥也超過了40%,在蔬菜體系的比例可能還會更高。

除了秸稈還田、有機替代,我們在宏觀政策方面的調控,對我們國家整體的減肥增效的作用也是不可忽視的,我們梳理了近三年(2015-2017年)我國關于化肥合理施用等方面做出的一些政策情況,最有代表性的就是化肥零增長,還有對于肥料生產廠家的環保法規和政策、土壤污染的防治、污染的攻堅,還有果、菜、茶體系有機肥替代等等,這些都幫助我們加速了養分合理管理的進程。

當然,還有其他方面,從技術上,我們的機械化比例也是在不斷增加的,水肥一體化在很多點已經能開始看到一些很好的成果了。從服務體系上看,現在我們的企業也開始重視農化服務,不光是產品要過硬,服務也要跟得上,這樣一體化才能讓農民更好的接受你的產品。
我們的科技服務不光包括企業的,科研單位也在不斷地努力,包括張福鎖院士在全國也建立的“科技小院”的服務網絡,覆蓋作物可以達到43種,可能快到50種這樣的數量。服務的農民人數也是不斷增多的,這也為我們養分管理做出了貢獻。
市場的需求提高對我們可能也有一定的影響,比如說消費者對農產品品質的要求是在不斷增加的。
最后,對于未來的發展我們也有一些自己的建議:

1.還要繼續完善養分管理機制。
雖然現在有很多政策出臺,但是從宏觀上還缺乏有效的管理機制,特別是在肥料的施用上。我們的測土配方施肥確實也取得了一定的進展,但是下一步養分管理還是面臨比較大的挑戰。還是應借鑒國外先進的經驗。比如說建立一些管理指標體系,然后采用多樣化的調控手段,可能不僅包括限制性的,還應該用一些鼓勵性的措施幫助和引導農民合理的施肥。
2.加強多方合作,完善農業服務體系。
我們現在的農業服務體系還是不太健全的,比如和美國相比,我們現在的服務體系還是各干各的,并沒有做到多元融合,協同發展。我們也應該借鑒美國的一些先進制度,比如剛才提到的噸稅制度和養分資源師制度等等。
3.技術方面的。
因為從美國經驗可以看到,他們得益于技術很多,特別是信息化和機械化。我們施肥的方式很重要,但由于我們缺乏施肥的機械,導致我們現在的養分管理還有一個很大的瓶頸,所以機械化也是我們未來所要重視的。
以上就是本報告的全部內容。“他山之石,可以攻玉”,在充分學習推廣國內外先進的管理技術及服務體系的同時,結合我國農業發展現狀,取其精華,去其糟粕,相信在各位行業同仁的努力下,中國的農業發展前景廣闊!
本文由“肥料國際貿易”出品,未經許可,禁止轉載!
 
 
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在線dos0001

只看該作者 沙發  發表于: 04-10
謝謝分享,但個人覺得單純的數字不能反映出國情不同帶來的差異
離線李新博

只看該作者 板凳  發表于: 04-11
看了一下  太專業
離線守望足跡

只看該作者 地板  發表于: 04-12
比較專業的學術報告了!只能說國情不同吧!美國是大農場主式的集約生產,我們是小耕戶!對作物的肥水營養的認知水平天淵之別啊!!
離線余超

只看該作者 4樓 發表于: 04-17
謝謝分享。
離線xjnz128

只看該作者 5樓 發表于: 07-02
了解了,謝謝!
離線15662462859

只看該作者 6樓 發表于: 07-02
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